CN102806375A

CN102806375A - 具有涂覆切削刃尖和冷却剂孔的改进型旋转切削刀具及制造方法

Info

Publication number: CN102806375A
Application number: CN2012101760563A
Authority: CN
Inventors: K·桑帕斯; A·J·齐默尔曼
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-12-05
Also published as: JP2012250343A; BR102012012781A2; KR20120135064A; US20120308319A1; DE102012009323A1; FR2975932A1

Abstract

一种切削刀具，当这个切削刀具围绕一条中央纵向轴线转动时在一个工件上进行开孔操作。这个切削刀具包括一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个被构造成与工件接合的第一端以及被构造成有待安装在一台机床上的一个相反的第二端；形成在该总体上圆柱形的本体的第一端中的一个凹槽，该凹槽总体上垂直于这条轴线进行布置；以及通过一种硬钎焊方法被布置并且连接到该凹槽中的一个尖端部分。

Description

具有涂覆切削刃尖和冷却剂孔的改进型旋转切削刀具及制造方法

技术领域

本发明总体上涉及旋转切削刀具，并且更具体地涉及具有涂覆有诸如聚晶金刚石（PCD）的第二种材料的切削刃尖的切削刀具，例如钻头。本发明进一步涉及一种用于形成此类切削刀具的方法。

背景技术

聚晶金刚石（PCD）钻头历史上已经被形成为直槽式钻头、小面钻尖式钻头（facet point drill）。最近，高压整体烧结的PCD钻头已经被形成为具有与整体碳化物钻头类似的螺旋槽以及更加复杂的钻尖几何形状。此类经高度工艺设计的PCD钻头的主要用途之一是用于在复合材料中钻孔，例如碳纤维增强聚合物（CFRP）钛复合材料。

在钛中钻孔要求冷却剂在钻头内流动顺畅以便控制在钻孔过程中产生的热量。高压整体烧结的PCD钻头通常被制造为一个PCD刃尖部分和杆（它们随后被硬钎焊在一起），并且优选地包括通入该刃尖中的多个冷却剂通孔。典型地，通过一种EDM（电火花加工）方法在该PCD刃尖部分中形成多个冷却剂孔，这是在刃尖部分已经被硬钎焊到杆上之后进行的。这种EDM方法典型地因必要的装置和加工时间而颇为昂贵。另外，已知的高压整体烧结的PCD钻头通常使用穿过钻头芯部的一个中央冷却剂孔，这个中央冷却剂孔输送在通过EDM在刃尖部分中形成的这些冷却剂孔。这样一个中央冷却剂孔的存在通常降低了钻头的强度并且因此降低了钻头的耐用性，这方面对用于对钛材料进行钻孔的钻头而言是至关重要的。

因此，对于用于对CFRP钛材料以及其他类似材料进行钻孔的切削刀具而言存在改进的空间。

发明内容

本发明的实施方案着手解决现有技术中的此类缺陷，这些实施方案针对的是一种改进型旋转切削刀具以及制作这样一种切削刀具的方法。

作为本发明的一个方面，提供了一种切削刀具，当这种切削刀具围绕一条中央纵向轴线转动时在一个工件上进行开孔操作。这种旋转切削刀具包括：一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个被构造成与工件接合的第一端以及被构造成有待安装在一台机床上的一个相反的第二端；一个形成在该总体上圆柱形的本体的该第一端中的凹槽，该凹槽总体上垂直于该纵向轴线进行布置；以及通过一种硬钎焊方法被布置在并且被连接到该凹槽中的一个尖端部分。

这个总体上圆柱形的本体可以包括多个形成在其中的冷却剂通道，该多个冷却剂通道中的每个冷却剂通道从一个第一开口中延伸到一个第二开口，该第一开口形成在该总体上圆柱形的本体的第一端中与该凹槽相邻接，该第二开口形成在该总体上圆柱形的本体的第二端中。

该尖端可以包括一个用一种第一材料形成的基座部分以及用被沉积在该第一材料上的一种第二材料形成的一个涂层部分。

该第一材料可以包括一种碳化物材料，而该第二材料可以包括一种PCD材料。

该第二材料可以包括形成在其中的多个切削刃。

作为本发明的另一个方面，提供了一种形成切削刀具的方法。该方法包括提供一个尖端，该尖端包括一个用一种第一材料形成的基座部分以及用沉积在该第一材料上的一种第二材料形成的涂层部分。一个尖端被硬钎焊到一个凹槽（该凹槽形成在一个总体上圆柱形的杆构件的一个第一端中）内以便形成一个切削刀具组件。这个总体上圆柱形的杆构件包括多个形成在其中的冷却剂通道，该多个冷却剂通道中的每个冷却剂通道从一个第一开口延伸到一个第二开口中，该第一开口形成在该总体上圆柱形的本体的与该第一端相反的一个第二端中，该第二开口形成在该总体上圆柱形的本体的第一端中与该凹槽相邻接。

该方法可以进一步包括在该切削刀具组件中形成多个槽并且从该尖端的一部分以及该总体上圆柱形的本体的第一末端上形成一个切削尖。形成一个切削尖可以包括在该第二材料中形成多个切削刃。形成多个切削刃可以包括在该第二材料中研磨多个切削刃。该第二材料可以包括一种PCD材料。

附图说明

当结合这些附图来阅读时，可以从以下对优选实施方案的说明中获得对本发明的全面理解，在附图中：

图1是根据本发明的一个示例性实施方案的一种切削刀具的正侧视图；

图2是图1的切削刀具的一部分的等距视图；

图3是图1的切削刀具的一部分的正侧视图；并且

图4是图1中的切削刀具的分解的正侧视图。

具体实施方式

这里使用的方向性词语（例如像：左、右、前、后、顶部、底部及其派生词）涉及在附图中示出的这些构件的取向，而且并非对权利要求的限制，除非在此明确地引述。在所有附图中对相同的部件配有相同的参考号。

如在此使用的，术语“多个（number）”将用于指任何非零的数量（即，一个或大于一的任何数量）。

如在此使用的，术语“附近（about）”将用于指在一个总体上位于具体确定的点的附近、或者在该点处的位置（即，邻近）。

图1至图4描绘了根据本发明的一个非限制性实施方案的一种示例性切削刀具10的不同视图，该切削刀具用于在切削刀具10围绕一条中央纵向轴线12转动时在一个工件（未示出）上进行切削操作。尽管对作为在此说明的示例性实施方案中的一个钻头进行了描述，但是应理解的是在此说明的这些概念适用于其他切削刀具的，例如像（没有限制）采用了硬钎焊的刃尖的铣刀、铰刀、或其他旋转切削刀具。

切削刀具10包括一个第一端14和一个相反的第二端16。切削刀具10进一步包括一个被布置在第一端14处或附近的、用于将切削刀具10安装在一台机床（未示出）的卡盘机构中的安装部分18，一个总体上被布置在第二端16处的、用于接合并切削一个工件（未示出）的切削刃尖20，以及一个总体上圆柱形形状的、被布置在安装部分18与切削刃尖20之间的本体部分22。优选地，本体部分22是用碳化物或者其他适合的硬质材料形成的。

切削刀具10进一步包括多个槽26（在所展示的实例中是两个）以及多个被限定在总体上圆柱形的本体22中的冷却剂通道28。如所展示的实施方案所示，多个槽26以及冷却剂通道28优选的是围绕中央纵向轴线12以一种螺旋方式定向的。但是，应理解的是在没有与本发明的范围不同的情况下，多个槽26以及冷却剂通道28也可以具有一种变化或笔直的定向。不管所选的定向如何，容易理解的是每个冷却剂通道28总体上靠着一个对应的槽26平行地延伸。如图1和图4中所示，每个冷却剂通道28沿着该总体上圆柱形的本体从一个第一开口30延伸到一个第二开口32，并且因此到切削刀具10的切削刃尖20上，该第一开口形成在切削刀具10的第一端14中，该第二开口形成在第二端16中。

参见图4，圆柱形本体22包括一个形成在第一端14中的一个凹槽40，该凹槽与多个冷却剂通道28中的每一个的这些第一开口30邻接并且总体上垂直于中央纵向轴线12进行定向。槽40的大小是充分确定的并且被构造为在其中接收一个尖端42，该尖端优选地通过一种硬钎焊方法（例如本领域普遍已知的那些）被刚性地连接到圆柱形本体22上。如图3中的细节图所示，尖端42包括一个用一种第一材料形成的一个基座部分44以及用沉积在该第一材料中的一种第二材料形成的一个涂层部分46。多个切削刃48（在所展示的实例中是两个）是在该第二材料中形成的。优选地，基座部分44是用一种碳化物或者其他合适的材料形成的，该基座部分可以通过硬钎焊或其他合适的方法被连接到该圆柱形本体上。涂层部分46优选的是由PCD形成的，不过也可以是由另一种合适的材料形成的。

通过前面的说明，本领域的普通技术人员往往会容易地理解，根据本发明可以形成切削刀具10的方式有多种。作为一个实例，根据本发明的一个切削刀具10可以是通过从一个杆（例如总体上圆柱形的本体22）开始而形成的，该本体具有多个冷却剂通道28和/或形成在其中的多个冷却剂通道28以及多个槽26。在这样的杆中，可以预成形一个凹槽40，是在其中研磨或者通过EDM生产的。接下来，通过所希望的硬质材料46预涂覆的一个尖端42于是将通过一种合适的方法（例如硬钎焊，无限制要求）被连接在该凹槽内或该凹槽上。最后，所希望的完工的切削刃尖20然后是通过研磨、EDM、激光、或者其他合适的方法产生的，使得所有的切削刃48都是由硬质材料46形成的，而这些冷却剂通道在该切削刃尖上向后从硬质材料46中打破穿过圆柱形本体22的材料。

从在此说明的非限制的示例性实施方案中，应理解的是本发明提供了一种具有一个切削刃尖的钻头，该钻头具有多个硬质PCD（或类似材料）的切削刃连同通过EDM过程（并非这样要求）提供的多个冷却剂孔。

还应理解的是本发明提供了胜过已知PCD钻头的多种好处。这些好处包括，例如无限制性地，在制造PCD钻头中使用现有冷却剂孔杆的能力，并且不要求一个中央冷却剂孔（因此更加坚固）。

虽然已对本发明的具体实施方案进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应认识到鉴于本披露的整体传授内容可以对在此提供的这些细节发展出不同的修改和替代方案。因此，所披露的具体安排仅是说明性的，而不作为对本发明的范围的限制，本发明的范围应涵盖在所附权利要求以及其任何和所有的等效物的全部广度内。

Claims

1.一种切削刀具，当该切削刀具围绕一条中央纵向轴线转动时在一个工件上进行开孔操作，该切削刀具包括：

一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个被构造成与该工件接合的第一端以及被构造成有待安装到一台机床上的一个相反的第二端；

一个形成在该总体上圆柱形的本体的该第一端中的凹槽，该凹槽总体上垂直于该纵向轴线进行布置；并且

一个尖端部分，该尖端部分通过一种硬钎焊方法被布置在并且连接到该凹槽中。

2.如权利要求1所述的旋转切削刀具，其中，该总体上圆柱形的本体包括多个形成在其中的冷却剂通道，该多个冷却剂通道中的每个冷却剂通道从一个第一开口延伸到一个第二开口，该第一开口形成在该总体上圆柱形的本体的该第一端中，与该凹槽相邻接，该第二开口形成在该总体上圆柱形的本体的该第二端中。

3.如权利要求1所述的旋转切削刀具，其中，该尖端包括用一种第一材料形成的一个基座部分以及用沉积在该第一材料上的一种第二材料形成的一个涂层部分。

4.如权利要求3所述的旋转切削刀具，其中，该第一材料包括一种碳化物材料并且该第二材料包括一种PCD材料。

5.如权利要求4所述的旋转切削刀具，其中，该第二材料包括形成在其中的多个切削刃。

6.一种形成切削刀具的方法，该方法包括：

提供一个尖端，该尖端包括用一种第一材料形成的一个基座部分以及用沉积在该第一材料上的一种第二材料形成的一个涂层部分；

将该尖端硬钎焊到一个凹槽中以便形成一个切削刀具组件，该凹槽形成在一个总体上圆柱形的杆构件的一个第一端中，该总体上圆柱形的杆构件具有多个形成在其中的冷却剂通道，该多个冷却剂通道中的每个冷却剂通道从一个第一开口延伸到一个第二开口，该第一开口形成在该总体上圆柱形的本体的与该第一端相反的一个第二端中，该第二开口形成在该总体上圆柱形的本体的该第一端中、与该凹槽相邻接。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

在该切削刀具组件中形成多个槽；并且

从该尖端的一个部分以及该总体上圆柱形的本体的第一端中形成一个切削尖。

8.如权利要求7所述的方法，其中，形成一个切削尖包括在该第二材料中形成多个切削刃。

9.如权利要求8所述的方法，其中，形成多个切削刃包括在该第二材料中研磨多个切削刃。

10.如权利要求9所述的方法，其中该第二材料包括一种PCD材料。